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冰水界面动态结构的分子动力学模拟研究

Molecular dynamics simulation on the dynamic structure of icing interface

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为了探究结冰过程冰水界面结构的动态复杂性,利用分子动力学模拟方法构建微观的冰水两相共存模型,研究了冰水两相界面结构随温度和晶面的变化规律.结果表明,当冰水两相达到平衡时,冰水界面结构中存在无序水分子和有序冰晶结构的可逆动态转变,造成了界面结构的不均匀性.在改变环境温度和晶面类型时,冰水界面结构表现出不同的分布规律.在相同的温度下,一次棱柱面和二次棱柱面的界面层厚度比基面的略薄,而棱柱面水分子排列的有序性强,且存在分子间氢键的三维网络重组.当过冷度较大时,界面结构趋于六元环排列的有序状态,界面内无序水分子增多,同时水分子在界面层内的停留时间增长.从分子尺度上阐明了冰水体系界面结构的变化规律,对理解结冰过程和发展控冰技术具有一定的指导意义.

王瑞、任瑛、陈卫、韩永生

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中国科学院过程工程研究所,多相复杂系统国家重点实验室,北京100190

中国科学院大学化工学院,北京100049

中国科学院粉体材料技术重点实验室,北京100190

分子模拟 冰水界面 动态结构 序参量 结冰

国家自然科学基金国家自然科学基金国家自然科学基金多相复杂系统国家重点实验室项目

9193430221978298U1862117MPCS-2021-A-05

2022

10.11949/0438-1157.20211479

化工学报
中国化工学会 化学工业出版社

化工学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.26
ISSN：0438-1157
年,卷(期)：2022.73(3)
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